突破既有瓶頸 一次解決次世代定序的問題 - 10x Genomics Chromium 系統強勢登台

次世代定序技術的誕生，一改數十年來的研究步伐，以高通量、大數據、系統性、全面性的研究方式在全世界掀起熱潮，隨著技術改良與更新，二代定序已達前所未有的低成本定序能力，近年來，三代定序亦逐漸朝長片段定序發展，然而無論二或三代定序，皆有其不足之處尚待克服。

2015年在AGBT年會上，新創公司 10X Genomics 初次推出顛覆傳統次世代定序研究的 Gemcode 技術與分析平台，藉此大幅提昇 DNA組裝的完整性及應用性。2016 年則推出全新型態且效能顯著提升的 Chromium 分析平台，此平台將可深入至單細胞 (single cell) 等級的基因表現解析與觀測實驗中之數千顆「單細胞」基因表現及群體分布，再度為高通量大數據研究領域打開全新的一頁。

Chromium 分析平台

10x Genomics 在最新的 Chromium 平台中導入了兩大技術，第一是微流體油滴包覆技術 GEM (Gel bead in Emulsion)，能將一個 bead 及所需大片段 DNA 樣品（或一顆細胞）連同實驗試劑包覆至單一油滴中。第二是獨創的 10x Barcode 系統，產生大約 100 萬種不同的功能性分子標記序列，分別嵌入至 bead 中，讓每個油滴僅帶有同一種 10x Barcode，下圖為 Chromium 兩大技術的實驗流程：

利用微流體通道引入精巧設計的多分隔油滴，包裹完整的單一細胞或完整的長片段DNA（>100k的完整片段），每個獨立油滴皆具有專一的10X barcode，足以鑑定每一個被包覆的單一細胞或完整長片段DNA是否屬於相同來源。

Chromium 的技術有別於以往，進行高通量短片段定序時，片段化的 DNA 或 RNA 樣品庫 (library) 在定序分析後，會產生組裝不完整的問題。10x Genomics 利用其獨特技術，從根本解決：Chromium 能與現有的 illumine 平台相容，除保有短片段定序的正確性，亦能提高其片段組裝的完整度與正確性。表一統整四款高效率長片段序列解析平台，相比之下，10x Genomics的效能非常出色，此平台推出短短不到兩年，已被多國優秀團隊採用，例如：史丹佛大學團隊 [1] 與韓國研究團隊 [2] 皆曾透過此平台進行突破性的研究應用，其研究成果也已同步刊登於Nature等頂尖學術期刊。

台灣威健公司與10x Genomics原廠合作，成立全台第一且唯一的示範實驗室，致力推展此技術應用，克服現有研究瓶頸。我們針對既有應用成果完整解析、輔助建置完善技術平台，望能於此一新技術應用領域上，引領台灣，跟上世界腳步。

表一：統整完整長片段定序的主流平台 [3]。

引用文獻
1. Grace, X Y Zheng Nat Biotechnol. 1 February 2016. doi:10.1038/nbt.3432
2. Seo, J.S. Nature. 13 October 2016. doi:10.1038/nature20098
3. Hayan Lee biorxiv pre-print. doi.org/10.1101/048603